p-y eğrilerine etki eden faktörler

Statik yükleme durumu

Kazık yükleme deneyleri kazık dilimlerine yatay bir yük uygulamak, bu yükü birkaç dakika sürdürmek ve zemin reaksiyonunu enstrümantasyonla tayin etmekten ibarettir, p-y eğrilerinden alınacak verileri hesaplamak için deneysel sonuçlardan geliştirilmiş analitik ifadeler vardır. Bu ifadelerden yararlanarak statik eğriler olarak tanımlanan p-y eğrileri elde edilir.

Statik p-y eğrileri bir iskelet eğri gibi düşünülebilir. Bu eğrileri kullanarak zemin özelliklerinin değişik durumları hakkında yorum yapılabilir. Statik p-y eğrileri, p-y yönteminin ana teorisini ifade etmek açısından oldukça yararlıdır. Statik p-y eğrileri; yüklemenin kısa süreli olduğu ve tekrar etmediği durumlarda, toprak itkisi gibi sürekli yükleme durumlarında, kazığın çevresinde aşın konsolide killer, yumuşak kaya ve temiz kumlar gibi konsolidasyona müsait bir zemin yoksa kullanılabilir. Pratikte sıkça karşılaşılan tekrarlı yükler için p-y eğrileri kullanılırken genellikle kazık deplasmanında ve eğilme momentinde büyük artışlarla karşılaşılır. Yüklemenin

kazık üzerindeki etkisini daha açık bir şekilde görebilmek için hem tekrarlı hem de statik p-y eğrileri için hesap yapılabilir.

Tekrarlı yükleme durumu

Statik yükleme durumunda olduğu gibi tekrarlı yükleme durumu için de arazi deneyleri yapılmıştır. Tekrarlı yükleme durumunda bir yük artımı uygulanır, enstrümantasyon okunur ve yükleme birçok kez tekrar edilir. Bazı durumlarda yük arkadan ve önden uygulanır. Zemin yüzeyinde yer değiştirmede veya eğilme momentinde belirgin bir artış olmayıncaya kadar tekrarlı yüklemeye devam edilir. En son yüklemede ise maksimum moment, çeliğin akmasına sebep olacak moment değerine kadar yaklaştırılır.

Tekrarlı yüklemelerde suyun varlığı önemli bir etkendir. Killi zeminlerde zemin yüzeyinde suyun bulunması, tekrarlı yük nedeniyle zemin dayanımının kaybolmasına neden olur. Tekrarlı yüklemelerde, eğer kazıkta meydana gelen ötelenme, zeminin elastik olarak davrandığı bir sınır ötelenme değerinden büyükse, yük boşaltıldığında zeminle kazık arasında boşluk oluşur. Zemin içinde bulunan su, bu boşluğa doğru hareket eder ve yük tekrar uygulandığında, bu su yukarı doğru hareket eder. Bu suyun hızı, önemli miktarda zeminin, zemin yüzeyinden dışarı taşmasına neden olabilecek kadar fazla olabilmektedir. Bu durum, zemin dayanımın kaybolmasına neden olmaktadır (U.S. Army Corps of Engineers, 1997).

Tekrar sayısının artışı ile yanal yüklü kazıkların deplasmanlarındaki artışa neden olan iki önemli unsur vardır. Bunlar;

1. Kazık- zemin sisteminin yapısal unsurudur. Özellikleri değişmeden kalan elasto-plastik zemin içindeki kazık için, yük tekrarının artımı ile deformasyonlar yığılmakta ve bu deformasyon dengesinin oluşması farklı çökme ve deformasyonlarla sonuçlanmaktadır.

2. İkinci olarak, tekrarlı yüklemeye bağlı zeminin kendi mukavemet ve rijitliğindeki azalmadır. Bu zeminin gevşemesi olarak adlandırılabilmektedir. Drenajsız koşullarda yüklenmiş kil için, tekrarlı yükleme iki önemli etkiye sahiptir. Birincisi, zemin modül değerinde bir azalma yapabilmektedir. İkincisi, drenajsız kayma mukavemetinde azalma yapabilmektedir. Böylece yatay yüklü kazık

beraber düşünülerek kazık analizinde dikkate alınmalıdır. Bu durumda, ya her tekrarlı yüklemenin zemin parametrelerine etkisi ayrı ayrı ya da belirli sayıdaki tekrarlı yükleme sonrası zemin parametrelerinde meydana gelen etki dikkate alınarak analizde iki çeşit yaklaşım söz konusu olabilmektedir.

Katı killerde yatay yüklü kazıkların arazi deneyleri sonucu elde edilen p-y eğrilerinde başlangıç eğim ve nihai direnç derinlikle artmaktadır. Kısa süreli statik yükleme ve tekrarlı yüklemelere ait p-y eğrileri karşılaştırıldığında zemin direncinin tekrarlı yükleme sonunda azaldığı görülmüştür. Tekrarlı eğriler için nihai direnç, statik eğrilere göre daha küçük deplasmanlarla elde edilebilmektedir. Nihai direnç noktasından sonra zemin direncindeki keskin azalış tekrarlı yüklerden kaynaklanmaktadır (Reese ve diğ., 1975).

Sağlamer ve Dinçer (1987)’in, model kazıkları üzerinde yaptığı deneylerde, yatay kuvvetin tekrarlı etkimesi sonucunda, zemin yüzeyinde ölçülen kazık yer değiştirmelerinde önemli artışlar olduğu tespit edilmiştir. Kazığa ait yatay yer değiştirmelerin zemin yüzeyinden yaklaşık olarak 7D ile 11D arasında sıfırdan geçtiği belirlenmiştir. Eğilme momentinin maksimum olduğu noktalar zemin yüzeyinden 3D ile 5D arasında değişmektedir. Tekrarlı yükleme kazığa etkiyen maksimum eğilme momentinde % 1 ile % 5 dolayında artış meydana getirmektedir. Maksimum momentteki bu artış ihmal edilebilir mertebede olup, kazığın alt yarısında etkili olmaktadır (Sağlamer ve Parry, 1970). Bu artış statik yükleme altındaki eğilme momentinin ortalama %30'u civarındadır.

Yatay kuvvetin şiddetinin arttırılması veya tekrarlı yükleme deneylerinde tekrar sayısının arttırılması kazık çevresindeki zemin yer değiştirmelerinin daha geniş ve derin bir bölgeye yayılmasına sebep olmaktadır.

3.6.3.2 Kazık ve zemin özelliklerinin etkisi

Ashour ve Norris (2000), p-y eğrilerine etki eden faktörleri şekil değiştirme kaması (strain wedge) modeliyle araştırmışlardır. Bu model ile kazık eğilme rijitliğinin, kazık şeklinin, kazık başlığının durumlarının etkileri araştırılmıştır.

Kazığın eğilme rijitliği

Kazığın eğilme rijitliğinin tespiti için sıkı/gevşek kum ve yumuşak/katı kile yerleştirilen çelik kazık ve ahşap kazık kullanılmıştır. Karşılaştırılan p-y eğrilerine

göre, kazığın rijitliğinin sıkı kumda önemli bir etkisi, gevşek kumda ise daha makul bir etkisi bulunmaktadır.

Kil zeminde yer alan kazıkların, karşılaştırılması sonucunda ise, rijit kazığın bulunduğu katı kilde, daha yüksek zemin direnci görülmektedir. Buna karşılık yumuşak kil zeminde ise kazık rijitliğinin değişiminin zemin direnci üzerinde önemli bir etkisi görülmemektedir.

Kazık başlığının durumu

Kazık başlığının durumunun p-y eğrilerine etkisinin incelenmesi için serbest başlı veya rijit başlı kazığın, gevşek / sıkı kum ve yumuşak / katı kil zemin içinde davranışı incelenmiştir. Sıkı kuma rijit başlıklı kazık yerleştirildiğinde, serbest başlıklı kazığa göre zeminde daha yüksek direnç görülmektedir. Gevşek kumda ise iki farklı kazık başlığı için de p-y eğrileri birbirine çok benzemektedir. Katı ve yumuşak kilde bulunan rijit başlıklı kazık, aynı zeminde bulunan serbest başlıklı kazığa göre, nihai zemin direncine daha az bir ötelenmede ulaşmaktadır (Ashour ve Norris, 2000).

Kazık şekli

Kazık kesitinin p-y eğrilerine etkisinin incelenmesi için kum ve kil zeminde, kare ve dairesel kesitli, aynı eğilme rijitliğine sahip beton kazıklar kullanılmıştır. Buradan elde edilen eğrilere göre hem kil hem de kum zeminde kare kesitli kazıkta, dairesel kesitli kazığa göre daha büyük bir kazık-zemin direnci görülmektedir (Ashour ve Norris, 2000).